¿Cómo funciona el bus CAN en una alarma de coche, dónde se encuentra y cómo conectarlo? Bus CAN en coches modernos. ¿Qué es un autobús de lata?

EN maquinas modernas son usados bloques electronicos control (ECU, ECU - Unidad de control electrónico) para monitorear y controlar varios sistemas de la máquina, como el sistema hidráulico, la caja de cambios y el motor.
Así como las computadoras se pueden conectar en red, también se pueden conectar las unidades de control en un automóvil.

Beneficios de una conexión de red:

• Sistema de control más sensible
• Obtener datos más completos y fiables
• La detección de fallos y la gestión de la configuración se realizan mediante software.

Por ejemplo, una ECU de motor puede comunicarse con otras ECU de máquinas a través de un sistema de red. PODER.

Sistema PODER:Controlador de Red de Zona- una red de controladores. CAN fue desarrollado por Robert Bosch GmbH a mediados de la década de 1980 y actualmente se usa ampliamente en las industrias automotriz, de aviación, de tractores y otras.

El sistema de comunicación electrónica CAN, que conecta todas las unidades de control de la máquina a una red con un cable común (bus) y consta de un par de cables, se denomina bus CAN. Los datos codificados se envían desde las unidades de control al bus CAN.

Dibujo - Bus CAN de 4 unidades de control.

Arriba se muestra un bus CAN que consta de 4 unidades de control. Las resistencias de terminación (terminadores, resistencias) se instalan en los extremos de un cable común (bus). Por lo general, la resistencia de cada resistencia es de 120 ohmios. El uso de resistencias de terminación en los extremos del sistema evita la reflexión de la señal al final de la línea, asegurando así el funcionamiento normal de toda la red CAN.

La transmisión de señales en el bus CAN se lleva a cabo por medio de dos cables trenzados (par trenzado, par trenzado).El uso de un par de cables trenzados se debe a la transmisión diferencial de datos y la alta protección de dicha solución contra interferencias externas.

En nuestro caso, el bloque #2 envía una señal a través de dos cables trenzados al bus CAN, y esta señal tendrá un voltaje diferente en cada cable de par trenzado. Otros bloques en la red leen la señal y determinan para qué bloque está destinada y qué comando ejecutar (Bloques #1 y #4)

La transmisión de la misma señal a dos hilos (CAN High y CAN low) con diferentes voltajes se realiza mediante el método de "transmisión de datos diferenciales". En reposo, el voltaje en los cables CAN High y CAN low es de 2,5 V. Este estado se denomina "recesivo" y simplemente corresponde al valor del bit "0". El cable CAN High aumentará al menos 1 V a 3,5 V. , y CAN low también bajará de 1 V a 1,5 V. Para "comprender" la diferencia de voltaje entre CAN High y CAN low, cada unidad de control se conecta al bus CAN a través de un transceptor, donde la diferencia de voltaje U CAN Hi y U CAN Lo se convierte en el voltaje final U DIFF. La diferencia entre CAN High y CAN low será de 2V y será leída por las unidades de control receptoras como un valor de bit de "1". Esta "transmisión diferencial" de la señal elimina la influencia de la tensión base de 2,5 V y otras sobretensiones debidas a diversas interferencias en el funcionamiento de las unidades de control. Por ejemplo, hay una caída de tensión en la red de a bordo de 1,5 V debido a la inclusión de un potente consumidor en la red: U CAN Hi y U CAN Lo en reposo 2,5 -1,5 = 1 V (U DIFF = 1 - 1 = 0 - Valor del bit "0") Diferencia, al pasar al estado dominante U CAN Hi = 2,5 +1 -1,5 = 2 V; U CAN Lo \u003d 2.5 -1 -1.5 \u003d 0 V. Total U DIFF \u003d 2 - 0 \u003d 2 V (Valor de bit "1"), incluso una reducción tan poco realista no afectó la operación.

Dibujo - Principio de línea CAN

Así es como se transmiten las señales a través del bus CAN. Estas señales en sí mismas son "tramas" (mensajes) que son recibidas por todos los elementos de la red CAN. El payload en una trama consta de un campo de identificación (identificador) de 11 bits (formato estándar) o 29 bits (formato extendido, un superconjunto del anterior) y un campo de datos de 0 a 8 bytes de longitud. El campo de identificación informa sobre el contenido del paquete y se utiliza para determinar la prioridad cuando se intenta transmitir simultáneamente por varios nodos de la red. También en el marco (mensaje) además de información útil contiene información de servicio. Está representado por campos de validación, un campo de revocación y otros campos. Al final del marco contiene el "campo de fin de mensaje"

En el bus CAN, los mensajes de las unidades de control deben transmitirse a un bus común, luego, para evitar conflictos entre bloques, cada nodo verifica la red para la transmisión del bit dominante antes de enviar la trama. El dispositivo que transmite el bit dominante se considera prioritario. Por lo tanto, el dispositivo esperará la liberación de la línea CAN. Por un lado, dicho algoritmo de operación aumenta la velocidad, pero por otro lado, si una de las unidades de control no funciona correctamente, el bus CAN puede estar completamente "cargado" y será imposible enviar un mensaje a otros unidades, elementos de la red CAN (La línea para ellos siempre estará ocupada).

Dibujo - Estructura del mensaje

Finalmente, un ejemplo de trabajo:

Al cambiar el botón, iniciamos el comando de la unidad de control No. 1 para enviar mensajes al bus CAN. La unidad 2 recibe el mensaje y descifra en el mensaje que le llegó el marco con un comando para encender la luz. El voltaje a bordo se suministra al consumidor.

Dibujo -El principio de la comunicación a través de PODER

Este es el principio del bus CAN sin huecos específicos. También vale la pena señalar que el bus CAN puede tener sus propias características, según la aplicación y el fabricante. En el artículo, hablé sobre el bus CAN más común que se puede encontrar en camiones modernos y carros, tractores y diversos equipos especiales.

En este artículo, no describiremos completamente el protocolo CAN, sino que solo prestaremos atención a las cosas que debe saber y comprender para poder utilizarlo o desarrollarlo. dispositivos electrónicos con soporte CAN.

El protocolo CAN fue desarrollado para industria automotriz y posteriormente se convirtió en el estándar en el campo de la creación de redes a bordo de automóviles, transporte ferroviario etc. CAN le permite crear redes con herramientas avanzadas de control de errores, velocidades de transferencia de hasta 1 Mbps y paquetes que no contienen más de ocho bytes de datos.

Enlace y capas físicasPODER

No existe una definición estricta de la capa física en el protocolo CAN, por lo que, por ejemplo, se puede usar par trenzado o fibra óptica para transmitir mensajes. Esencialmente, CAN implementa la capa de enlace, es decir, realiza la formación de paquetes de mensajes, limitando la propagación de errores, reconocimiento y arbitraje. Por supuesto, también existen estándares comunes a nivel de aplicación, como CANopen, pero si no es necesario garantizar la interacción entre equipos de diferentes fabricantes, entonces es mejor utilizar un protocolo interno.

estructura de acogidaPODER

El nodo de red CAN que estamos considerando consta de un microcontrolador, un controlador CAN y un transceptor (Figura 1). La mayoría de las veces, usamos microcontroladores con un controlador CAN incorporado para simplificar el circuito, pero a veces se usa un controlador CAN independiente con una interfaz SPI (MCP2510). A continuación, el transceptor se conecta a un par trenzado, en cuyos extremos hay resistencias de terminación (terminador) con una resistencia de 120 ohmios.

Figura 1 - Nodo de red CAN

Para formar uno lógico en un par trenzado, o bus libre, se aplica a ambos hilos una tensión igual a la mitad de la diferencia de tensión entre 0 o Vcc. El cero lógico corresponde al suministro de tensión diferencial a los hilos de la línea (Figura 2).

Figura 2 - Niveles lógicos en el bus CAN

El bus CAN le permite transferir datos a una velocidad de 1 Mbit / s con una longitud de cable de no más de 40 m. En la literatura de capacitación está escrito que al reducir la velocidad de transferencia a 10 kbit / s, puede lograr un longitud de la red de 1,5 km.

paquete de mensajesPODER

El formato del mensaje CAN se muestra en la Figura 3.

Figura 3 - Paquete de mensajes CAN

De hecho, el paquete de mensajes está formado por el controlador CAN, y el software de la aplicación solo establece el identificador del mensaje, la longitud del mensaje y proporciona bytes de datos, por lo que no consideraremos completamente el paquete, sino que veremos los datos que cambiamos cuando trabajamos con el bus CAN.

El ID del mensaje se utiliza para identificar los datos enviados en este paquete. Cada mensaje enviado es recibido por todos los nodos de la red y, en este caso, el identificador permite que un dispositivo en particular comprenda si es necesario procesar este mensaje. La longitud máxima del mensaje es de 8 bytes, pero puede reducir este valor para ahorrar ancho de banda en el bus CAN. Por ejemplo, debajo del texto hay varias capturas de pantalla de mensajes CAN de la red de automóviles.

Arbitraje en el autobúsPODER

Sin detalles, el mensaje con el identificador más pequeño siempre se transmite primero en el bus CAN.

Configuración de la tasa de baudios del busPODER

La velocidad de transferencia de datos en el bus CAN se ajusta mediante la formación de intervalos de tiempo y no, como en muchos otros protocolos de transferencia de datos en serie, mediante un divisor de velocidad. En la mayoría de los casos, se utilizan velocidades de 10 Kbps, 20 Kbps, 50 Kbps, 100 Kbps, 125 Kbps, 500 Kbps, 800 Kbps, 1 MBaud y la configuración de estas velocidades ya se ha calculado. La Figura 4 muestra la ventana de selección de velocidad en PcanView.

Figura 4 - Selección de la velocidad en baudios en el programa PcanView

Como podemos ver, al establecer la velocidad estándar, la configuración se establece automáticamente, pero hay ocasiones en las que es necesario utilizar una tasa de transferencia de datos diferente. Por ejemplo, el CAN a bordo del vehículo puede funcionar a 83 Kbps. En este caso, deberá calcular la configuración usted mismo o buscar una calculadora de velocidad especializada en Internet. Para calcular la velocidad de forma independiente, es necesario comprender que se utilizan varios cuantos para transmitir un bit de un mensaje, y el intervalo de transmisión consta de tres segmentos (Figura 5).

Figura 5 - Tiempo de transmisión de un bit

El primer segmento siempre es fijo y es igual a un cuanto. Entonces hay dos segmentos Tseg1 y Tseg2, y el número de cuantos en cada segmento es definido por el usuario y puede ser de 8 a 25. El punto de muestreo está entre Tseg1 y Tseg2, es decir al final del primero y al comienzo del segundo segmento. El usuario también puede definir el ancho del salto de sincronización (Ancho de salto de sincronización - SJW) para ajustar la tasa de bits del dispositivo receptor, que puede estar en el rango de 1 a 4 intervalos de tiempo.

Ahora damos la fórmula para calcular la velocidad (Ejemplo de cálculo de velocidad para el controlador CAN SJA1000):

BTR = Pclk/(BRP * (1 + Tseg1 + Tseg2))

BTR - tasa de transferencia de datos,

Pclk: frecuencia de funcionamiento del controlador CAN,

BRP: valor del preescalador de frecuencia del generador de velocidad en baudios

Tseg1 - primer segmento

Tseg2 - Segundo segmento

Para verificar, tomemos la velocidad ya calculada de 125 Kbps e intentemos obtener la configuración manualmente. Pclk toma 16 MHz.

BRP = 16MHz /(125K * (1 + Tseg1 + Tseg2))

Luego seleccionamos el intervalo de transmisión de bits, que está en el rango de 8 a 25 segmentos de tiempo, de modo que se obtenga un valor entero de BRP. En nuestro caso, si tomamos (1 + Tseg1 + Tseg2) = 16, entonces BRP será igual a 30.

SP = ((1 + Tseg1 + Tseg2) * 70)/100

Sustituimos los valores y obtenemos 16 * 0,7 = 11,2, que corresponde a la relación Tseg1 = 10, Tseg2 = 5, es decir 1 + 10 + 5 = 16. Entonces miramos si Tseg2 >= 5, entonces SJW = 4, si Tseg2< 5, то SJW = (Tseg2 – 1). В нашем случае SJW = 4.

En total, para obtener una velocidad de 125Kbps, debe especificar en los parámetros BRP = 30, Tseg1 = 10, Tseg2 = 5, SJW = 4.

PD La configuración de la velocidad en baudios difiere significativamente entre los antiguos módulos USB-CAN (GW-001 y GW-002) con el controlador SJA1000 y los nuevos módulos sysWORXX con el controlador AT91SAM7A3. En el artículo que describe el trabajo con el CAN a bordo del automóvil a una velocidad de 83 kbit / s, se proporciona el cálculo de la velocidad para el controlador AT91SAM7A3.

Un ejemplo de recepción y transmisión de datos a través deInterfaz CAN

En el ejemplo, utilizaremos un adaptador CAN con el programa PcanView de SYSTEC y lo conectaremos al CAN interior del coche funcionando a una velocidad de 125Kbps. El automóvil que estamos considerando está equipado con asientos eléctricos y, por lo tanto, examinaremos los datos responsables de la posición de los asientos e intentaremos cambiar la posición del respaldo reemplazando el paquete usando una computadora.

Para empezar, en el diagrama del automóvil, encontramos el conector más convenientemente ubicado con las líneas CANH y CANL y conectamos nuestro adaptador a él. Si no se pudieron encontrar el conector y los cables, puede arrastrarse hasta la unidad de control del asiento, encontrar dos cables trenzados y cortarlos con cuidado para conectar el adaptador. Si después de conectar y configurar los mensajes del adaptador no aparecen, primero intente cambiar CANH CANL entre ellos y verifique si el encendido está encendido.
A continuación, ejecute el programa PcanView, en la ventana de configuración que se abre, configure Baudrate = 125 Kbps y haga clic en Aceptar (Figura 4). En la siguiente ventana, configure Filtro de mensajes = Estándar, rango de direcciones de 000 a 7FF y haga clic en Aceptar (Figura 6).

Figura 6 - Configuración del filtro CAN

Si todo se hace correctamente, veremos mensajes de las sillas (Figura 7), y cuando presione el botón de inclinación del respaldo en el panel de control, veremos otro mensaje con la dirección 1F4 que viene del control remoto a la silla ( Figura 8).

Figura 7 - Mensajes CAN de la silla eléctrica


Figura 8 - Mensajes CAN de la silla eléctrica y mensaje del panel de control a la silla

Ahora sabemos cuál debe ser la dirección, la longitud y los datos en el paquete CAN para simular presionar el botón para cambiar la posición trasera. En la pestaña Transmitir, haga clic en NUEVO y en la ventana que se abre, cree una copia del paquete 1F4, es decir, ID = 1F4, Longitud = 3, Datos = 40 80 00. El período se puede dejar en 0 ms, luego los mensajes se enviarán al presionar la barra espaciadora (Figura 9).

Figura 9 - Creación de un mensaje CAN

La Figura 10 muestra el campo Transmitir de la ventana principal que contiene todos los mensajes enviados a CAN e información sobre ellos. Cuando se resalta un mensaje y se presiona el botón de espacio, se enviará un paquete a la red CAN y la silla se moverá ligeramente en la dirección deseada.

Está claro que en este caso no será posible lograr el control completo de la silla, porque. no podemos excluir los paquetes de control remoto de fábrica de la red, pero este problema es bastante solucionable.

Resultado

Vimos cómo, con algo de esfuerzo y habilidad, puede crear sus propios sistemas electrónicos utilizando el protocolo CAN de alta tecnología y cómo puede conectar, explorar y controlar dispositivos conectados al bus CAN del automóvil.

Los automóviles modernos se adaptan cada vez más a las necesidades específicas de las personas. tienen mucho sistemas adicionales y funciones que están asociadas a la necesidad de transferir cierta información. Si hubiera que conectar cables separados a cada uno de estos sistemas, como ocurría antes, todo el interior se convertiría en una red continua y sería difícil para el conductor controlar el automóvil debido a la gran cantidad de cables. Pero se encontró la solución a este problema: esta es la instalación de un Can-bus. Qué papel podrá aprender ahora el conductor.

Can bus: ¿tiene algo en común con los neumáticos convencionales y para qué sirve?

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Al escuchar una definición como "bus CAN", un conductor sin experiencia pensará que este es otro tipo caucho automotriz. Pero, de hecho, este dispositivo no tiene nada que ver con los neumáticos ordinarios. Este dispositivo se creó para que no haya necesidad de instalar un montón de cables en el automóvil, ya que todos los sistemas de la máquina deben controlarse desde un solo lugar. Can bus permite que el interior del automóvil sea cómodo para el conductor y los pasajeros, porque si está presente, no habrá una gran cantidad de cables, le permite controlar todos los sistemas del automóvil y conectar equipos adicionales de manera conveniente: rastreadores, alarmas, balizas, secretos y más. El automóvil de estilo antiguo aún no tiene dicho dispositivo, lo que causa muchos inconvenientes. El bus digital hace un mejor trabajo con las tareas que se le asignan, y el sistema estándar, con muchos cables, es complejo e inconveniente.

¿Cuándo se desarrolló el bus CAN digital y cuál es su propósito?

El desarrollo del bus digital comenzó en el siglo XX. Dos empresas, INTEL y BOSCH, asumieron la responsabilidad de este proyecto.
Después de algunos esfuerzos conjuntos, los especialistas de estas empresas desarrollaron un indicador de red: CAN. Era un nuevo tipo de sistema cableado a través del cual se transmiten datos. Este desarrollo se llamó neumático. Consta de dos hilos trenzados de un grosor suficientemente grande ya través de ellos se transmite toda la información necesaria para cada uno de los sistemas del coche. También hay un bus, que es un conjunto de cables, se llama paralelo.

Si conecta una alarma de automóvil al bus CAN, aumentarán las capacidades del sistema de seguridad y la designación directa de este sistema automotriz puede ser llamado:

• simplificación del mecanismo para conectar y operar sistemas de vehículos adicionales;
• la capacidad de conectar cualquier dispositivo al sistema del automóvil;
• la capacidad de recibir y transmitir simultáneamente información digital de varias fuentes;
• reduce la influencia de los campos electromagnéticos externos en el rendimiento de los sistemas del vehículo principal y adicional;
• acelera el proceso de transferencia de datos a dispositivos necesarios y sistemas de máquinas.

Para conectarse al bus CAN, debe encontrar naranja en el sistema de cables, debe ser grueso. Es a él a lo que debe conectarse para establecer una interacción con el bus digital. Este sistema funciona como analizador y distribuidor de información, gracias a lo cual se garantiza el funcionamiento regular y de alta calidad de todos los sistemas del vehículo.

Can bus: parámetros de velocidad y funciones de transferencia de datos

El principio de funcionamiento sobre el que opera el analizador de bus CAN es que necesita procesar rápidamente la información recibida y devolverla como una señal para un sistema específico. En cada caso individual, la tasa de transferencia de datos para los sistemas del vehículo es diferente. Los principales parámetros de velocidad se ven así:

• velocidad total de transferencia de flujos de datos a través del bus digital –1 Mb/s;
• la velocidad de transferencia de información procesada entre las unidades de control del automóvil - 500 kb / s;
• la velocidad a la que el sistema Comfort recibe la información es de 100 kb/s.

Si la alarma de un automóvil está conectada al bus digital, la información llegará lo más rápido posible y los comandos dados por la persona que usa el llavero se ejecutarán con precisión y a tiempo. El analizador del sistema funciona sin interrupción y, por lo tanto, el funcionamiento de todos los sistemas de la máquina estará siempre en buen estado de funcionamiento.

Un bus digital es una red completa de controladores que se han unido en un dispositivo compacto y pueden recibir o transmitir información rápidamente, iniciar o apagar ciertos sistemas. modo secuencial la transferencia de datos hace que el sistema funcione de manera más fluida y correcta. El bus CAN es un mecanismo que tiene el tipo de acceso de Resolución de Colisiones y este hecho debe tenerse en cuenta al instalar equipos adicionales.

Puede haber problemas en el funcionamiento del bus

Kan bus o bus digital funciona con muchos sistemas al mismo tiempo y se dedica constantemente a la transferencia de datos. Pero como en todo sistema, pueden ocurrir fallas en el mecanismo del bus CAN y el analizador de información funcionará de manera extremadamente incorrecta a partir de esto. Los problemas de Canbus pueden ocurrir debido a las siguientes situaciones:

Cuando se detecta un mal funcionamiento del sistema, es necesario buscar la causa de este, ya que puede estar escondido en los equipos adicionales que se instalaron: alarmas de automóviles, sensores y otros sistemas externos. La solución de problemas debe realizarse de la siguiente manera:

• comprobar el funcionamiento del sistema en su conjunto y solicitar un banco de averías;
• verificar el voltaje y la resistencia de los conductores;
• comprobando la resistencia de los puentes de resistencia.

Si hay problemas con el bus digital y el analizador no puede seguir funcionando correctamente, no intente resolver este problema usted mismo. Para un diagnóstico y un trabajo competentes acción necesaria necesitan el apoyo de un especialista en este campo.

Qué sistemas están incluidos en el coche Can bus moderno

Todo el mundo sabe que el bus de lata es un analizador de información y un dispositivo accesible para transmitir comandos a los sistemas principales y adicionales del vehículo, equipos adicionales: alarmas de automóviles, sensores, rastreadores. El bus digital moderno incluye los siguientes sistemas:

Esta lista no incluye los sistemas externos que se pueden conectar al bus digital. En su lugar, puede haber una alarma de coche o equipamiento adicional de un tipo similar. Puede recibir información del bus CAN y monitorear cómo funciona el analizador usando una computadora. Esto requiere la instalación de un adaptador adicional. Si una alarma y una baliza adicional están conectadas al bus CAN, entonces puede controlar algunos sistemas del automóvil usando un teléfono móvil para esto.

No todas las alarmas tienen la capacidad de conectarse a un bus digital. Si el propietario del automóvil desea que la alarma de su automóvil tenga funciones adicionales y pueda controlar constantemente los sistemas de su automóvil a distancia, debe pensar en comprar una versión más costosa y moderna del sistema de seguridad. Tal alarma se conecta fácilmente al cable del bus CAN y funciona de manera muy eficiente.

CAN bus, cómo se conecta una alarma de coche a un bus digital

El analizador de bus digital maneja no solo sistemas internos y dispositivos de vehículos. La conexión de elementos externos (alarmas, sensores, otros dispositivos) agrega más carga al dispositivo digital, pero al mismo tiempo su productividad sigue siendo la misma. Una alarma de automóvil que tiene un adaptador para conectarse a un bus digital se instala de acuerdo con un esquema estándar, y para conectarse a CAN, debe realizar algunos pasos simples:

1. La alarma del coche está conectada a todos los puntos del coche según el esquema estándar.
2. El propietario del vehículo está buscando un cable grueso de color naranja que conduce a un bus digital.
3. El adaptador de alarma está conectado al cable de bus digital del automóvil.
4. Se llevan a cabo las acciones de reparación necesarias: instalar el sistema en un lugar seguro, aislar los cables y verificar la corrección del proceso.
5. Los canales están configurados para trabajar con el sistema, se establece un rango funcional.

Las posibilidades de un bus digital moderno son grandes, porque una bobina de dos hilos combina el acceso a todos los sistemas principales y adicionales del vehículo. Esto ayuda a evitar la presencia de una gran cantidad de cables en la cabina y simplifica el funcionamiento de todo el sistema. El bus digital funciona como una computadora, y esto está en mundo moderno muy relevante y conveniente.

La aparición de los neumáticos digitales en los automóviles se produjo después de que los componentes electrónicos comenzaran a introducirse ampliamente en ellos. En ese momento, solo necesitaban una "salida" digital para "comunicarse" con equipo de diagnóstico- para esto, las interfaces seriales de baja velocidad como ISO 9141-2 (K-Line) fueron suficientes. Sin embargo, la aparente complicación de la electrónica de a bordo con la transición a la arquitectura CAN se ha convertido en su simplificación.

De hecho, ¿por qué tener un sensor de velocidad separado si la unidad ABS ya tiene información sobre la velocidad de rotación de cada rueda? Basta con transferir esta información al tablero de instrumentos y a la unidad de control del motor. Para los sistemas de seguridad, esto es aún más importante: por ejemplo, el controlador de la bolsa de aire ya es capaz de apagar el motor de forma independiente en caso de colisión al enviar el comando apropiado a la ECU del motor y desenergizar el máximo de circuitos a bordo al enviando un comando a la unidad de control de potencia. Anteriormente, por seguridad, era necesario aplicar medidas poco fiables como interruptores de inercia y cebos en el terminal de la batería ( Propietarios de BMW con sus "glitches" ya son bien conocidos).

Sin embargo, según los principios antiguos, era imposible implementar una "comunicación" completa de las unidades de control. El volumen de datos y su importancia han crecido en un orden de magnitud, es decir, se requería un bus que no solo sea capaz de operar a alta velocidad y esté protegido de interferencias, sino que también proporcione retrasos mínimos en la transmisión. Para un automóvil que se mueve a alta velocidad, incluso los milisegundos ya pueden desempeñar un papel fundamental. Una solución que satisface tales solicitudes ya existía en la industria: estamos hablando de CAN BUS (Controller Area Network).

La esencia del bus CAN

El bus CAN digital no es un protocolo físico específico. El principio de funcionamiento del bus CAN, desarrollado por Bosch en los años ochenta, permite implementarlo con cualquier tipo de transmisión, incluso a través de cables, incluso a través de fibra óptica, incluso a través de un canal de radio. El bus CAN funciona con soporte de hardware para prioridades de bloque y la capacidad de que el "más importante" interrumpa la transmisión del "menos importante".

Para ello, se ha introducido el concepto de bits dominantes y recesivos: en pocas palabras, el protocolo CAN permitirá que cualquier unidad se ponga en contacto en el momento adecuado, deteniendo la transferencia de datos de sistemas menos importantes simplemente transmitiendo un bit dominante mientras está allí. es recesivo en el autobús. Esto sucede puramente físicamente; por ejemplo, si el "más" en el cable significa "uno" (bit dominante), y la ausencia de una señal significa "cero" (bit recesivo), entonces la transmisión de "uno" suprimirá sin ambigüedades "cero".

Imagine una clase al comienzo de una lección. Los alumnos (controladores de baja prioridad) hablan tranquilamente entre ellos. Pero, tan pronto como el maestro (controlador de alta prioridad) da el comando "¡Silencio en el aula!" En voz alta, bloqueando el ruido en el aula (el bit dominante suprimió al recesivo), la transferencia de datos entre los controladores de los estudiantes se detiene. A diferencia de una clase escolar, en el bus CAN esta regla funciona de manera continua.

¿Para qué sirve? Que los datos importantes se transfieran con un mínimo de retrasos, incluso a costa de que los datos sin importancia no se transfieran al bus (esto distingue al bus CAN del familiar para todos de las computadoras Ethernet). En caso de accidente, la capacidad de la ECU de inyección para recibir información sobre esto del controlador SRS es desproporcionadamente más importante que la capacidad del tablero de instrumentos para recibir el siguiente paquete de datos sobre la velocidad de movimiento.

EN autos modernos la distinción física entre baja y alta prioridad ya se ha convertido en la norma. Utilizan dos o incluso más buses físicos de baja y alta velocidad; por lo general, es un bus CAN "motor" y un bus "cuerpo", los flujos de datos entre ellos no se cruzan. Solo el controlador CAN-bus está conectado a todos a la vez, lo que hace posible "comunicarse" con todos los bloques a través de un conector.

Por ejemplo, documentación técnica Volkswagen define tres tipos de buses CAN utilizados:

• El autobús "rápido", que opera a 500 kilobits por segundo, integra unidades de control de motor, ABS, SRS y transmisión.
• "Lento" opera a una velocidad de 100 kbps y combina bloques del sistema "Confort" ( cierre centralizado, ventanas, etc.).
• El tercero funciona a la misma velocidad, pero solo transmite información entre navegación, teléfono integrado, etc. En automóviles más antiguos (por ejemplo, Golf IV), el autobús de información y el autobús de "confort" se combinaron físicamente.

Dato interesante: en renault logan la segunda generación y sus “co-plataformas” también tienen físicamente dos buses, pero el segundo conecta exclusivamente el sistema multimedia al controlador CAN, el segundo tiene simultáneamente la ECU del motor, el controlador ABS, las bolsas de aire y la UCH.

Físicamente, los automóviles con bus CAN lo utilizan como un par diferencial trenzado: en él, ambos cables sirven para transmitir una sola señal, que se define como la diferencia de voltaje en ambos cables. Esto es necesario para una protección contra el ruido simple y confiable. Un cable sin blindaje funciona como una antena, es decir, la fuente de radiointerferencia es capaz de inducir en él una fuerza electromotriz, suficiente para que los controladores perciban la interferencia como un bit de información real transmitido.

Pero en un par trenzado, el valor EMF de la interferencia será el mismo en ambos cables, por lo que la diferencia de voltaje permanecerá sin cambios. Por lo tanto, para encontrar el bus CAN en un automóvil, busque un par de cables trenzados; lo principal es no confundirlo con el cableado. Sensores ABS, que también se colocan dentro de la máquina con un cable de par trenzado para proteger contra interferencias.

El conector de diagnóstico del bus CAN no se reinventó: los cables se llevaron a los pines libres del bloque ya estandarizado, en el que el bus CAN se encuentra en los pines 6 (CAN-H) y 14 (CAN-L).

Dado que puede haber varios buses CAN en un automóvil, a menudo se practica el uso de diferentes niveles físicos de señales en cada uno. Nuevamente, como ejemplo, veamos la documentación de Volkswagen. Así es como se ve la transmisión de datos en el bus de motor:

Cuando no se transmiten datos en el bus o se transmite un bit recesivo, el voltímetro mostrará 2,5 voltios a tierra en ambos cables del par trenzado (la diferencia de señal es cero). En el momento de transmitir el bit dominante en el cable CAN-High, el voltaje sube a 3,5 V, mientras que en CAN-Low baja a uno y medio. Una diferencia de 2 voltios significa "uno".

En el autobús Comfort, todo se ve diferente:

Aquí, “cero” es, por el contrario, una diferencia de 5 voltios, y el voltaje en el cable bajo es más alto que en el cable alto. "Unidad" es un cambio en la diferencia de voltaje a 2.2 V.

La verificación del bus CAN en el nivel físico se realiza mediante un osciloscopio, que le permite ver el paso real de las señales a través de un par trenzado: con un probador ordinario, por supuesto, es imposible "ver" la alternancia de pulsos de tal longitud.

La "descodificación" del bus CAN del automóvil también se realiza mediante un dispositivo especializado: el analizador. Le permite enviar paquetes de datos desde el bus a medida que se transmiten.

Usted mismo comprende que el diagnóstico del bus CAN en el nivel de "aficionado" sin el equipo y el conocimiento adecuados no tiene sentido, y es simplemente imposible. Lo máximo que se puede hacer con medios "improvisados" para verificar el can-bus es medir el voltaje y la resistencia en los cables, comparándolos con los de referencia para un automóvil en particular y un neumático en particular. Esto es importante: anteriormente dimos específicamente un ejemplo del hecho de que incluso en el mismo automóvil puede haber una gran diferencia entre los neumáticos.

fallas

Aunque la interfaz CAN está bien protegida contra interferencias, fallas electricas se convirtió en un gran problema para él. La combinación de bloques en una sola red la hizo vulnerable. La interfaz CAN en los automóviles se ha convertido en una verdadera pesadilla para los electricistas automotrices poco calificados debido a una de sus características: las fuertes subidas de tensión (por ejemplo, en invierno) no solo pueden "bloquear" un error de bus CAN que se detecta, sino también llenar la memoria del controlador con errores esporádicos de naturaleza aleatoria.

Como resultado, se enciende toda una "guirnalda" de indicadores en el tablero. Y, mientras el recién llegado se rasca la cabeza en estado de shock: "¿qué pasa?", Un diagnosticador competente primero colocará una batería normal.

Los problemas puramente eléctricos son roturas de cables de bus, sus cortocircuitos a tierra o más. El principio de transmisión diferencial cuando alguno de los cables se rompe o la señal "incorrecta" se vuelve irrealizable. Lo peor es el cortocircuito del cable, porque "paraliza" todo el bus.

Imagine un autobús de motor simple en forma de cable en el que varios bloques "se sientan en una fila": un controlador de motor, un controlador de ABS, un tablero y un conector de diagnóstico. Una ruptura en el conector no es terrible para el automóvil: todos los bloques continuarán transmitiéndose información entre sí en modo normal, solo el diagnóstico será imposible. Si rompemos el cable entre el controlador ABS y el panel, solo podremos verlo en el autobús con un escáner, no mostrará ni la velocidad ni la velocidad del motor.

Pero si hay una ruptura entre la ECU del motor y el ABS, lo más probable es que el automóvil ya no arranque: la unidad, sin "ver" el controlador que necesita (la información de velocidad se tiene en cuenta al calcular el tiempo de inyección y el encendido). temporización), entrará en modo de emergencia.

Si no corta los cables, sino que simplemente aplica constantemente "más" o "tierra" a uno de ellos, el automóvil "entrará en un golpe de gracia", ya que ninguno de los bloques podrá transmitir datos a otro. Es por eso regla de oro electricista automotriz, traducido a la censura rusa, suena como "no se suba al autobús con las manos torcidas", y varios fabricantes de automóviles prohíben conectar dispositivos adicionales de terceros no certificados (por ejemplo, alarmas) al bus CAN.

Afortunadamente, conectar el bus CAN de señalización no es un conector a un conector, pero chocar directamente contra el bus del automóvil le da al instalador "torcido" la oportunidad de mezclar los cables en algunos lugares. Después de eso, el automóvil no solo se negará a arrancar: si hay un controlador de control de circuito integrado que distribuye energía, incluso el encendido no es un hecho que se encenderá.

A menudo, la causa principal de un mal funcionamiento en sistema electrónico gestión vehículo- son daños mecanicos Bus CAN o fallo de las centralitas colgadas del bus CAN.

A continuación, en el artículo, se encuentran métodos para diagnosticar el bus CAN en busca de varios fallos de funcionamiento. Como ejemplo, se muestra un diagrama de bus CAN típico en un tractor de la serie T de Valtra.

Leyenda:

• ICL- Grupo Instrumental (Dashboard)
• TC1/TC2- Controlador de transmisión (Unidad de control de transmisión 1/2)
• UE- Controlador electrónico (Unidad de control del motor)
• UCP- Unidad de control de la bomba (unidad de control de la bomba de combustible)

Mediciones CAN BUS

Resistencias de terminación de 120 ohmios (a veces, estas resistencias se denominan terminadores) dentro de la caja de control EC y una resistencia ubicada junto a la caja TC1

Si la pantalla (en el pilar lateral) muestra un código de falla relacionado con el bus CAN, esto significa una falla en el cableado del bus CAN o en la unidad de control.

El sistema puede informar automáticamente cuál de las unidades de control no puede recibir información (los monitores de las unidades de control se transmiten información entre sí).

Si la pantalla parpadea o no se puede transmitir un mensaje de bus CAN a través del bus, se puede usar un multímetro para ubicar la ubicación de un cableado de bus CAN dañado (o una unidad de control defectuosa).

El bus CAN no tiene daños físicos

Si la resistencia entre los cables Hi (Alto) y Lo (Bajo) del bus CAN (en cualquier punto) es de aproximadamente 60 ohmios, entonces el bus CAN no está dañado físicamente.

- Las unidades de control EC y TC1 están bien porque las resistencias de terminación (120 ohmios) están ubicadas en la unidad EC y al lado de la unidad TC1.

La unidad de control TC2 y el tablero ICL también están intactos ya que el bus CAN pasa por estas unidades.

Bus CAN dañado

Si la resistencia entre los cables Hi y Lo del bus CAN (en cualquier punto) es de aproximadamente 120 ohmios, entonces el cableado del bus CAN está dañado (uno o ambos cables).

El bus CAN está dañado físicamente

Si el bus CAN está dañado, se debe determinar la ubicación del daño.

Primero, se mide la resistencia del cable CAN-Lo, por ejemplo, entre las unidades de control EC y TC2.

Por lo tanto, las mediciones deben realizarse entre conectores Lo-Lo o Hi-Hi. Si la resistencia es de aproximadamente 0 ohmios, el cable entre los puntos medidos no está dañado.

Si la resistencia es aproximadamente igual a 240 ohmios, entonces el bus está dañado entre los puntos medidos. La figura muestra el daño del cable CAN-Lo entre la centralita TC1 y panel ICL.

Cortocircuito en bus CAN

Si la resistencia entre los cables CAN-Hi y CAN-Lo es de aproximadamente 0 ohmios, entonces el bus CAN tiene un cortocircuito.

Desconecte una de las unidades de control y mida la resistencia entre los pines de los conectores CAN-Hi y CAN-Lo en la unidad de control. Si el dispositivo está bien, vuelva a instalarlo.

Luego desconecte el siguiente dispositivo, tome medidas. Proceda de esta manera hasta encontrar el dispositivo defectuoso. La unidad está defectuosa si la resistencia es de aproximadamente 0 ohmios.

Si se prueban todas las unidades y las mediciones aún indican un cortocircuito, entonces el cableado del bus CAN está defectuoso. Para encontrar el lugar del daño a los cables, deben verificarse visualmente.

Medición de voltaje de bus CAN

Encienda la alimentación y mida el voltaje entre los cables CAN-Hi, CAN-Lo y el cable de tierra.

El voltaje debe estar en el rango de 2.4 - 2.7 V.